Когда лучше совершать посадку в самолет

Коммерческие авиакомпании часто отдают предпочтение посадке для пассажиров, путешествующих с маленькими детьми, или для тех, кому нужна дополнительная помощь - иными словами, тем, кто, скорее всего, будет медленнее складывать свои сумки и занимать свои места - прежде чем приступить к посадке более быстрых пассажиров. Это противоречит интуитивному пониманию, но оказывается, что, посадка более медленных пассажиров в первую очередь, на самом деле приводит к более эффективному процессу и уменьшению времени до взлета.

Физики ломают голову над этой конкретной проблемой оптимизации уже несколько лет. В то время как все пассажиры забронировали места, они прибывают к выходу на посадку в произвольном порядке, и на протяжении многих лет авиакомпании пробовали любое количество стратегий посадки, чтобы сделать процесс максимально эффективным и своевременным. Задержки рейсов оказывают волновое влияние на сложную взаимосвязанную сеть авиаперевозок и часто приводят к дополнительным расходам и раздражению пассажиров.

Еще в 2011 году Джейсон Штеффен, ныне физик из университета Невады, Лас-Вегас, заинтриговался этой проблемой и применил ту же процедуру оптимизации, которая использовалась для решения проблемы известного коммивояжера, в стратегиях посадки на самолет. Штеффен полностью ожидал, что посадка сзади и вперед будет самой эффективной стратегией, и был удивлен, когда его результаты показали, что стратегия на самом деле наименее эффективна. Самый эффективный, он же «метод Штеффена», имеет пассажирскую доску в виде серии волн.

«Соседние пассажиры в очереди будут сидеть в двух рядах друг от друга», - написал Штеффен. «Первая волна пассажиров будет, по порядку, 30А, 28А, 26А, 24А и т. д., начиная со спины».

Полевые испытания подтвердили результаты , показав, что метод Штеффена был почти в два раза быстрее, чем посадка задом наперед или вращающиеся блоки строк, и на 20-30 процентов быстрее, чем случайная посадка. По словам Штеффена, ключом является параллелизм: идеальный сценарий - это когда несколько человек сидят одновременно.

«Чем больше параллельных вы можете пройти процесс посадки, тем быстрее он пройдет», - сказал он. «Дело не в том, чтобы структурировать вещи, а в том, чтобы найти лучший способ облегчить одновременную работу нескольких людей».

В своем последнем исследовании Штеффен использует другой подход - моделирование процесса посадки с использованием геометрии Лоренца - математической основы общей теории относительности Эйнштейна. Соавтор Свейнунг Эрланд из Университета Западной Норвегии и его коллеги из Латвии и Израиля использовали хорошо известную связь между микроскопической динамикой взаимодействующих частиц и макроскопическими свойствами и применили ее к процессу посадки. В этом случае микроскопически взаимодействующие частицы - это пассажиры, ожидающие в очереди на посадку, а макроскопическое свойство - сколько времени занимает все пассажиры, чтобы сесть на свои назначенные места.

«Способность пассажира задерживать других пассажиров зависит от их расположения в очереди и назначения строк», - пишут авторы. «Это эквивалентно причинно-следственной связи между двумя событиями в пространстве-времени, тогда как два пассажира разделены временной шкалой, если один блокирует другого, и пространством, как если бы оба могли сидеть одновременно».

Эрланд и его коллеги рассматривали процесс посадки как итеративный двухэтапный процесс. Пассажиры двигаются до тех пор, пока они не достигнут своих назначенных рядов или не будут заблокированы другими пассажирами в проходе, и второй шаг заключается в том, как долго пассажиры стоят рядом с назначенными рядами, чтобы убрать багаж и сесть.

Пассажиры образуют одномерную линию, чтобы вписаться в матрицу сидений. Исследователи прогнозировали скорость пассажира на основе того, где каждый человек находился в очереди, в каком ряду он сидел и сколько времени понадобилось, чтобы очистить проход. Модель рассчитывает, столкнутся ли пассажиры друг с другом в зависимости от того, насколько далеко они сидят друг от друга и насколько далеко друг от друга они стоят в очереди. Расположенные близко друг к другу, но стоящие далеко друг от друга в линии (пространственное разделение) означает, что не будет никаких помех; сидя далеко друг от друга, но стоящие близко друг к другу (разделение по времени), более вероятно, приведут к помехам.

Исследователи пришли к еще одному нелогичному результату: на самом деле на 28 процентов эффективнее позволить пассажирам с более медленной посадкой пройти первыми. Кроме того, «это универсальный результат, - писали авторы, - действительный для любой комбинации параметров, которые характеризуют проблему». Этими параметрами являются процент медленных пассажиров, соотношение времени очистки проходов быстрых и медленных пассажиров и плотность пассажиров в проходе.

Еще раз, это сводится к максимизации параллелизма. По мере посадки в самолет, те, кто находится в хвостовой части медленной группы, все еще будут успокаиваться, когда первый приток быстрых людей начнет посадку. Например, три или четыре быстрых человека могут занять свои места в то время, когда один медленный человек возле задней части самолета садится. Наличие всех быстрых людей на борту в первую очередь сводит к минимуму параллельность: последний быстрый пассажир уже сидит до того, как первый медленный пассажир успокоится.

Чтобы проиллюстрировать это, Штеффен приводит известную аналогию с попыткой упаковать камни и песок в банку. Сначала положите песок, и для камней не останется много места. Сначала поместите камни побольше, и вы можете залить емкость большим количеством песка, чтобы заполнить все щели вокруг камней.

«Это урок последнего результата», - сказал Штеффен. «Если вы собираетесь "вылить" кучу пассажиров в такое судно и разделите их на медленных людей и быстрых людей, лучше сначала убрать медленных людей, а затем позволить быстрым людям "капать" внутрь».

Конечно, даже лучшие модели являются упрощением реального процесса посадки, где необходимо учитывать множество других факторов, включая поведение человека, пишет ARSTechnica. Например, пассажиры первого класса и часто летающие пассажиры привыкли к льготной посадке. В эпоху, когда все больше людей не сдают сумки в багаж, потому что они хотят избежать дополнительных расходов, конкуренция за место на багажной полке в самолете может быть жесткой, и те, кто садятся раньше, с большей вероятностью могут захватить драгоценное место. Такие исследования, тем не менее, полезны, утверждает Штеффен:

«Это дает количественный результат, который необходимо учитывать при разработке политики», - сказал он. «И это нелогичная информация, которая делает ее еще более ценной, потому что она показывает, что ваша интуиция может сбить вас с пути».